任務三 了解車輛控制單元

汽車的行為是人和微控制計算機共同控制的結果。在汽車上，人（駕駛人）將加速踏板位置信號、制動踏板位置信號、變速桿位置信號輸入到一個控制器，這個控制器是汽車中眾多微控制計算機中權限最高、管理范圍最寬的計算機。因為汽車的行駛是人的輸入，微計算機執行的結果，沒有人對控制裝置的輸入，微控制計算機就無法實現自己主動輸出（無人駕駛汽車除外）。

一 概述

車輛控制單元（Vehicle Control Unit, VCU）又稱為整車控制單元。根據車輛控制單元最主要的功能，其更準確的名稱應為車輛動力管理控制器或電力驅動系統總控制單元。

在純電動汽車上車輛控制單元被稱為整車控制器（VCU），如圖1-7所示。在混合動力汽車上被稱為動力管理控制單元、混合動力控制單元或控制器（HV-ECU）。

那為什么不直接采用車輛動力管理控制器或電力驅動系統控制單元這個名稱呢？這是由于車輛控制單元（VCU）的名稱是早期的電動汽車開發者命名的，當時的電動汽車還沒有其他電控系統，所以一直沿用至今天?，F在要開發一輛純電動汽車，要包括電池和電池管理系統、電機和電機控制系統、整車控制系統（包括汽車電氣、汽車底盤等）。

二 車輛控制單元功能

1.動力管理功能

駕駛人踩下加速踏板，加速踏板位置傳感器將駕駛人的轉矩需求輸入給車輛控制單元，車輛控制單元根據動力電池狀態生成一個電機轉矩控制目標數值，并把這個控制目標數值發給電機控制器（Motor Control Unit, MCU）。

電機控制器位于電機變頻器內部，電機控制器控制變頻器內部的逆變器，使電機轉矩與控制目標數值相等。

2.冷卻控制功能

電動汽車的高壓部件有動力電池、高壓配電箱、變頻器、電機、車載充電機、DC/DC變換器、空調PTC加熱器等。

在這些高壓部件中，變頻器、電機、DC/DC變換器、車載充電機四個部件需要采用冷卻液進行冷卻。

為什么要對電機進行冷卻呢？這是因為汽車電機工作在非額定工況，定子線圈生熱相對較多，溫度過高會導致定子線圈的絕緣性能下降，損壞電機。

為什么要對變頻器、DC/DC變換器和車載充電機進行冷卻呢？這是因為這三個高壓部件在進行電力電子變換過程中會產生大量的熱量，熱量積累會導致高壓電子器件溫度上升造成損壞。

冷卻控制包括對電動水泵繼電器（圖1-8）和散熱器風扇繼電器（圖1-9）進行控制。

3.電動真空泵控制功能

純電動汽車的制動系統仍采用真空助力器對雙腔串聯制動主缸進行助力，真空助力器的真空源來自于車輛控制單元（VCU）對真空泵繼電器的控制，有的電動汽車的電動真空泵受ABS控制單元控制（圖1-10），繼電器位置如圖1-11所示。

4.網關控制功能

在純電動汽車上，一般采用車輛控制單元（VCU）實現低速網段控制單元（B-CAN，車身電氣總成）和高速網段控制單元（P-CAN，驅動總成）的通信。

其工作原理如圖1-12所示。為了說明網關的功能，假定高速網（P-CAN）為低速網（B-CAN）速度的5倍，P-CAN的電子換檔控制單元（也稱線控變速桿單元）將代表變速桿位置的數字數據（例如D位）以總線脈沖形式0（3.5V和1.5V的2V脈沖差）、1（2.5V和2.5V的0V脈沖差）向右發過來，車輛控制單元（VCU）將總線脈沖差進行解析后變換為數字信號，將3.5V和1.5V的2V脈沖差轉換為0，將2.5V和2.5V的0V脈沖差轉換1，數字信號0、1代表的內容仍為變速桿位置的數字數據。這個數字數據0、1被車輛控制單元（VCU）通過右側B-CAN變為總線脈沖，儀表控制單元將總線脈沖電壓差進行解析后變為數字數據0、1。儀表查得這個數字數據為字母D，儀表驅動顯示器顯示D位。

5.自診斷功能

在純電動汽車上，診斷儀連接在車輛控制單元（VCU）上，可實現對汽車所有電控單元的診斷。

其工作原理如圖1-13所示。右側汽車診斷儀向車輛控制單元（VCU）申請要讀取電池管理系統的故障碼，車輛控制單元（VCU）接收到修理技師通過診斷儀以總線脈沖形式發過來的申請后，將總線脈沖差進行解析后變為數字信號0、1，數字信號0、1代表的內容為讀取電池管理系統的故障碼，這個數字信號0、1被車輛控制單元（VCU）向左變為總線脈沖，電池管理系統將總線脈沖差進行解析后變為數字信號0、1，查得這個內容為要將自身診斷出的故障以故障碼的形式傳出。

電池管理系統將自身數字化的故障碼向右變換為總線脈沖，車輛控制單元（VCU）將總線脈沖差進行解析后變為數字信號0、1。車輛控制單元（VCU）將代表故障碼的數字信號0、1向右轉換成總線脈沖，診斷儀將總線脈沖差進行解析后變為數字信號0、1，并從診斷儀自身的數據庫查得這個故障碼具體的內容是什么，并將這個查得的具體內容以解析后的故障碼形式顯示在診斷儀的屏幕上。